[发明专利]一种树脂固化残余应变测试方法

说明书

本发明公开了一种树脂固化残余应变测试方法，属于光栅测量技术领域，本发明方法的具体步骤为：将光纤光栅埋入树脂，再置于监测系统中，之后树脂进行固化并测试；进行光纤光栅应变敏感性测试；进行光纤光栅温度敏感性测试；进行光栅应变/温度耦合作用测试。本发明提供了一套准确、便于工程应用的树脂固化变形和固化应力检测方法，可以实现固化过程实时监测的目的和作用。

技术领域

本发明属于光栅测量技术领域，具体是一种树脂固化残余应变测试方法。

背景技术

树脂基复合材料在成型过程中一般都会进行加热操作(自然固化其自身物理化学反应也会发热)，从而引发树脂固化。在整个成型过程中，树脂将发生一系列的物理化学变化，材料状态也会发生较大变化。脱模后复合材料构件通常伴随着固化收缩变形和收缩应力(残余应力)的产生。过高的收缩应力会引起复合材料构件层间分层、树脂断裂，影响复合材料的使用性能。过大的固化变形会给复合材料构件的组装带来挑战，甚至可能超出装配容差而导致装配失败、构件报废。固化变形是影响整体化成型复合材料构件质量的重要因素，是复合材料设计与制造的关键问题之一。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，公开了一种树脂固化残余应变测试方法，本发明的方法中采用光纤布拉格光栅传感器，该传感器具有直径小，对结构铺层、力学性能影响小，灵敏度高，耐高温，测量温度、应变范围宽等优势，适合埋植入树脂及其复合材料构件进行固化监测。

本发明是这样实现的：

一种树脂固化残余应变测试方法，其特征在于，所述的方法包括：

步骤一、将光纤光栅埋入树脂，再置于监测系统中，之后树脂进行固化并测试；

步骤二、进行光纤光栅应变敏感性测试；

步骤三、进行光纤光栅温度敏感性测试；

步骤四、进行光栅应变/温度耦合作用测试。

进一步，所述的步骤一具体为：采用两根光纤光栅均匀排列埋入树脂，光栅传感器完全置于树脂中；之后进行树脂固化，树脂固化在恒温箱中完成，树脂固化过程中放出一定的热量，导致恒温箱内的温度有一定的波动，在恒温箱和树脂中分别放置温度补偿光纤光栅传感器，埋入树脂的温度补偿光纤内置在金属毛细管中，使其仅受到温度变化的作用；将树脂固化的恒温箱与解调仪、电脑依次连接，通过解调仪、电脑检测恒温箱中数值固化过程并进行测试，直至树脂完全固化。

进一步，所述的恒温箱中树脂固化的具体过程为：

1)将固化树脂所用平板固定在平整的衬板上；

2)用记号笔在待涂覆表面标定光纤光栅传感器埋入位置，以及密封黄胶带的粘贴位置；

3)在非光栅固定区域均匀涂覆足够厚度的凡士林，确保树脂固化过程接近于自由收缩状态；根据光纤埋入深度，设计光栅的支座高度，然后将光纤传感器固定在衬底上，粘贴密封黄胶，黄胶边缘用凡士林填充缝隙，防止涂覆树脂渗漏；

4)检测光纤固定效果，用激光笔测试光纤连通性，确定光纤完好；

5)连接解调仪和电脑，检查光栅信号；

6)将试验件放入恒温箱，使试验件温度与恒温箱温度一致，用水平仪找水平，确保试验件表面水平，树脂涂覆厚度均匀；

7)配备树脂，将树脂涂敷在试验件表面，开始测试直至树脂完全固化。

进一步，所述的步骤二中的光纤光栅应变敏感性测试具体为：

2.1，当光纤受到轴向施加的外力时，光纤会被拉伸或压缩，即产生了轴向应变，光纤光栅的主要参量是谐振波长，对于光纤光栅来说，布拉格波长为λ_B＝2n_effΛ；